CPU

Центральным процессором PlayStation является MIPS R3000, 32-битный RISC-микропроцессор, реализующий ISA MIPS I.

Регистры

R3000 имеет 32 регистра общего назначения:

$0 - r0 - всегда равен нулю
$1 - at - временные данные для некоторых псевдоинструкций ассемблера
$2..$3 - v0..v1 - возвратные значения процедур
$4..$7 - a0..a3 - аргументы процедур
$8..$15 - t0..t7 - переменные
$16..$23 - s0..s7 - статические переменные процедур
$24..$25 - t8..t9 - переменные
$26..$27 - k0..k1 - зарезервированы для BIOS
$28 - gp - глобальный указатель
$29 - sp - стековый указатель. Содержит первый свободный адрес на стеке
$30 - fp/s8 - указатель на фрейм
$31 - ra - адрес возврата. Переход по этому адресу осуществляет возврат из процедуры.

Особые регистры:

hi, lo - результат целочисленного умножения/деления (верхняя и нижнняя части)
pc - программный счетчик.

O32 ABI:

$2..$3 (v0..v1) - возвратные значения
$4..$7 (a0..a3) - аргументы
$29 - указатель на стек
$31 - адрес возврата.

Если функция использует более 4 32-битных аргументов, 5-й аргумент и далее кладутся на стек.

Инструкции

Арифметика:

add $r, $a, $b - сложение. $r = $a + $b
addu $r, $a, $b - беззнаковое сложение. $r = $a + $b
addi $r, $a, imm - сложение с константой. $r = $a + imm
addiu $r, $a, imm - беззнаковое сложение с константой. $r = $a + imm
sub $r, $a, $b - вычитание. $r = $a - $b
subu $r, $a, $b - беззнаковое вычитание. $r = $a - $b
mult $a, $b - умножение. $a * $b
multu $a, $b - беззнаковое умножение. $a * $b
div $a, $b - деление. $a / $b
divu $a, $b - беззнаковое деление. $a / $b

Сравнение:

slt $r, $a, $b - проверка условия «меньше». $r = (int)$a < (int)$b
slti $r, $a, imm - проверка условия «меньше» с константой. $r = (int)$a < imm
sltiu $r, $a, imm - беззнаковая проверка условия «меньше» с константой. $r = $a < imm

Побитовые операции:

and $r, $a, $b - побитовое «И». $r = $a & $b
andi $r, $a, imm - побитовое «И» с константой. $r = $a & imm
or $r, $a, $b - побитовое «ИЛИ». $r = $a | $b
ori $r, $a, imm - побитовое «ИЛИ» с константой. $r = $a | imm
xor $r, $a, $b - исключающее «ИЛИ». $r = $a ^ $b
nor $r, $a, $b - отрицающее «ИЛИ». $r = !($a | $b)
sll $r, $a, imm - логический сдвиг влево на константное значение. $r = $a « imm
sllv $r, $a, $b - логический сдвиг влево на переменное значение. Значение сдвига маскируется на 5 бит. $r = $a « ($b & 0x1f)
slr $r, $a, imm - логический сдвиг вправо на константное значение. Верхние биты результата заполняются нулями. $r = $a » imm
srlv $r, $a, $b - логический сдвиг вправо на переменное значение. Верхние биты результата заполняются нулями. Значение сдвига маскируется на 5 бит. $r = $a » ($b & 0x1f)
sra $r, $a, imm - арифметический сдвиг вправо на константное значение. Верхние биты результата заполняются битом знака входного значения. $r = (int)$a » imm
srav $r, $a, $b - арифметический сдвиг вправо на переменное значение. Верхние биты результата заполняются битом знака входного значения. Значение сдвига маскируется на 5 бит. $r = (int)$a » ($b & 0x1f)

Чтение и запись памяти:

Внимание! Инструкции доступа к оперативной памяти требуют выровненные адреса. Доступ к слову (word) требует выравнивание по 4 байта, доступ к полуслову (half-word) требует выравнивание по 2 байта. Использование невыровненных адресов приведет к исключению шины.

lw $r, imm($a) - загружает слово. $r = $a + imm
lh $r, imm($a) - загружает полуслово. $r = $a + imm
lhu $r, imm($a) - загружает беззнаковое полуслово. $r = $a + imm
lb $r, imm($a) - загружает байт. $r = $a + imm
lbu $r, imm($a) - загружает беззнаковый байт. $r = $a + imm
lwl $r, imm($a) - загружает старшие байты слова по невыровненному адресу
lwr $r, imm($a) - загружает младшие байты слова по невыровненному адресу
sw $r, imm($a) - сохраняет слово. $a + imm = $r
sh $r, imm($a) - сохраняет полуслово. $a + imm = $r
sb $r, imm($a) - сохраняет байт. $a + imm = $r
lui $r, imm` - загружает константу в старшие 16 бит слова

Инструкции загрузки не останавливают исполнение программы до тех пор, пока данные не будут доступны. Поэтому, если следующая инструкция зависит от загруженных данных, необходимо вставить слот задержки.

Безусловный переход:

j imm - безусловный переход по константному адресу
jr $r - безусловный переход по переменному адресу
jal imm - безусловный переход по константному адресу с сохранением адреса возврата в $31
jalr $r - безусловный переход по переменному адресу с сохранением адреса возврата в $31
jalr $r, $a - двухадресная форма jalr. Позволяет задать регистр для сохранения адреса возврата

Условный переход (ветвление):

beq $r, $a, imm - переход по константному адресу при равенстве операндов
bne $r, $a, imm - переход по константному адресу при неравенстве операндов
bgez $r, imm - переход по константному адресу, если операнд больше или равен нулю
bltz $r, imm - переход по константному адресу, если операнд меньше нуля
bgezal $r, imm - переход по константному адресу, если операнд больше или равен нулю, с сохранением адреса возврата в $31
bltzal $r, imm - переход по константному адресу, если операнд меньше нуля, с сохранением адреса возврата в $31